Основной вклад в величину qпл вносят тепловая энергия электронов, уходящих в столб разряда, и энергия

Приведенные на рисунке графики хорошо согласуются с экспериментальными данными. Согласно расчетам, под действием градиента электронного давления ионы уже на расстояниях в несколько микрон приобретают направленные скорости на уровне 10м/с. Средний заряд ионов монотонно растет, основные ионизационные процессы сосредоточены на расстоянии всего в два микрона. После пяти микрон реакции прекращаются совсем, наступает так называемая “закалка” ионного состава, который при дальнейшем разлете уже не меняется.

Относительная роль ионов и электронов в переносе тока на катоде может быть оценена при рассмотрении уравнений баланса энергии на поверхности катода и в области катодного падения потенциала. Уравнение баланса энергии на поверхности катода может быть записано в виде:

ji (Uк+Ui) ≈ j φэф + qк,                                                     (1.6)

где j — полный ток катода; qк – энергия, выделяемая непосредственно на катоде.

Левая часть уравнения (1.6) представляет собой энергию, приносимую на катод ионами. Первый член в правой части – энергия, уносимая вследствие эмиссии электронов с катода. Энергия, выделяемая непосредственно на катоде, складывается из следующих основных компонентов:

qк= qт + qизл + qиспqдж ,                                                          (1.7)

где qт – энергия, отводимая в катод за счет теплопроводности; qизл — энергия, излучаемая поверхностью на катода; qисп — энергия, затрачиваемая на испарение; qдж — выделение джоулевого тепла.

При каждом конкретном типе катода роль отдельных членов уравнения (1.7) может быть различной. Однако следует отметить, что в большинстве случаев (как на холодных, так и на горячих катодах) наиболее существенны потери за счет теплопроводности в конструкцию катода.

Из уравнения (1.6) следует соотношение для доли ионного тока на катоде:

f= ji/ j = (φэф + qк/ j) / (Uк+Ui)                                                (1.8)

Оценку величины можно получить и из уравнения баланса энергии для прикатодной области:

jUк = ji (Uк+Ui) + qпл,                                                     (1.9)

где jUк – энергия, выделяемая в прикатодной области; ji (Uк+Ui) — энергия, передаваемая катоду;qпл — потери энергии из прикатодной области (в столб разряда и в окружающее пространство.

Основной вклад в величину qпл вносят тепловая энергия электронов, уходящих в столб разряда, и энергия излучения возбужденных атомов из зоны ионизации. В случае холодного катода значительными являются также потери за счет кинетической и потенциальной энергии катодных микроструй. Из уравнения (1.9) следует:

f= ji/ j = (Uкqпл/ j) / (Uк+Ui)                                     (1.10)

Введем эффективные вольтэквиваленты потерь энергии в катод Uк*и из прикатодной областиUпл*, соответственно:

Uк* = qк/ j;           Uпл* = qпл/ j                                     (1.11)

Тогда из уравнений (1.8) и (1.10) получим следующие соотношения:

Uк = φэф + Uк* + Uпл*                                         (1.12

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector